CN104236109A - 恒温燃气热水器的控制方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒温燃气热水器的控制方法及控制装置，所述方法包括下述步骤：检测热水器的当前进水温度、当前进水流量及当前设定出水温度，计算当前所需热量；将所述当前所需热量与热水器的额定供热量相比较；在所述当前所需热量大于所述额定供热量时，减小热水器的实际进水流量，在所述当前所需热量小于所述额定供热量时，增加热水器的实际进水流量；采用PID算法调节热水器的燃气比例阀开度，控制热水器以当前设定出水温度恒温出水。采用本发明的方法及装置对热水器进行控制，能够保证出水温度能达到设定温度，且可以快速调节及稳定出水温度，提高了热水器的使用性能。

Description

恒温燃气热水器的控制方法及控制装置

技术领域

本发明属于热水器控制技术，具体地说，是涉及燃气热水器的控制，更具体地说，是涉及恒温燃气热水器的控制方法及控制装置。

背景技术

恒温燃气热水器的一个重要指标是要求能够按照用户设定的温度出水，也即保证出水温度恒定。随着社会经济的飞速发展，现有楼房普遍楼层较高，需要二次供水，从而导致用户用水水压不稳定。如果水压发生波动、水流量发生变化，或者进水温度及设定温度发生变化，为保证出水温度恒定，需要改变燃气热水器的燃气比例阀开度，从而改变燃气量和燃烧热能。这样存在的一个问题是，如果因进出水温差大或者水流量较大，即使将燃气比例阀开度开到最大，仍然不能保证出水温度的恒定。这种现象在冬天尤为明显，由于冬天进水温度低，用户经常抱怨出水温度达不到设定温度而影响洗浴舒适性。而且，根据设定温度及进水流量直接调节燃气比例阀开度时，出水温度达到恒定的过程较长，控制速度较慢，也影响了用户的舒适性使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种恒温燃气热水器的控制方法及控制装置，以保证出水温度能达到设定温度、且可以快速调节出水温度和稳定出水温度。

为实现上述发明目的，本发明提供的方法采用下述技术方案予以实现：

一种恒温燃气热水器的控制方法，所述方法包括下述步骤：

a、检测热水器的当前进水温度、当前进水流量及当前设定出水温度，计算当前所需热量；

b、将所述当前所需热量与热水器的额定供热量相比较；

c、在所述当前所需热量大于所述额定供热量时，减小热水器的实际进水流量，在所述当前所需热量小于所述额定供热量时，增加热水器的实际进水流量；

d、采用PID算法调节热水器的燃气比例阀开度，控制热水器以当前设定出水温度恒温出水。

如上所述的方法，在所述步骤c中，在所述当前所需热量与所述额定供热量不相等时，先根据热水器的所述当前进水温度、所述当前设定出水温度及所述额定供热量计算当前额定进水流量，然后，减小或增加热水器的实际进水流量至所述当前额定进水流量。

优选的，为实现进水流量的准确控制及稳定水压，在热水器的进水管路中设置水量伺服器，控制所述水量伺服器来调节热水器的实际进水流量。

如上所述的方法，在所述步骤a之前还包括下述步骤：

热水器开机，检测热水器的所述当前进水流量是否大于启动流量；在所述当前进水流量大于所述启动流量时，热水器点火工作，然后执行所述步骤a。

为实现前述发明目的，本发明提供的装置采用下述技术方案来实现：

一种恒温燃气热水器的控制装置，包括设置在热水器进水管路上的进水温度传感器、进水流量检测传感器和进水流量调节单元以及设置在出水管路上的出水温度传感器，还包括有主控模块，所述主控模块包括有设定出水温度读取单元和PID控制器，所述主控模块还包括有：

当前热量计算单元，用于获取所述进水温度传感器所检测的当前进水温度、所述进水流量检测传感器所检测的当前进水流量及所述设定出水温度读取单元的设定出水温度，并根据所述当前进水温度、所述当前进水流量及所述当前设定出水温度计算当前所需热量；以及

热量比较单元，分别与所述当前热量计算单元及所述进水流量调节单元相连接，用于将所述当前所需热量与热水器的额定供热量作比较，并输出比较结果至所述进水流量调节单元，在所述当前所需热量大于所述额定供热量时，所述进水流量调节单元减小热水器的实际进水流量，在所述当前所需热量小于所述额定供热量时，所述进水流量调节单元增加热水器的实际进水流量。

如上所述的装置，所述主控模块还包括：

当前额定进水流量计算单元，分别与所述进水温度传感器、所述设定出水温度读取单元、所述热量比较单元及所述进水流量调节单元相连接，根据所述热量比较单元的比较结果、所述当前进水温度、所述当前设定出水温度及所述额定供热量计算当前额定进水流量，并输出当前额定进水流量至所述进水流量调节单元，所述进水流量调节单元根据所述当前额定进水流量调节热水器的实际进水流量。

优选的，所述进水流量调节单元为水量伺服器。

如上所述的装置，所述主控模块还包括启动判定单元，与所述进水流量传感器相连接，用于判定所述当前进水流量是否大于启动流量。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明在对热水器进行控制时，首先考虑本机器额定供热量是否能满足当前所需热量要求，然后根据两个热量的关系先调节热水器进水流量，再采用PID算法调节燃气比例阀的开度，不仅能保证出水温度达到设定出水温度，且能在保证出水温度达到设定出水温度的前提下为用户提供更大的出水流量；而且，通过预先对进水流量进行调节，实现了快速调节和稳定出水温度的目的，提高了用户使用舒适性。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明恒温燃气热水器的控制装置一个实施例的结构框图；

图2是本发明恒温燃气热水器的控制方法一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

请参考图1，该图1所示为本发明恒温燃气热水器的控制装置一个实施例的结构框图，该图示出了对恒温燃气热水器进行出水温度控制的装置结构。

如图1所示，该实施例的控制装置所包括的各结构部件、每个结构部件的功能及相互之间的连接关系如下：

进水温度传感器2，设置在热水器的进水管路上，用来检测热水器的进水温度。

进水流量检测传感器3，设置在热水器的进水管路上，用来检测热水器的进水流量。

进水流量调节单元4，设置在热水器的进水管路上，用来调节进入热水器的进水流量。在该实施例中，优选采用水量伺服器。

出水温度传感器5，设置在热水器的出水管路上，用来检测热水器的出水温度。

上述各结构部件均与控制装置中的主控模块1相连接，而主控模块1作为控制装置以及热水器的控制核心，包括有下述各结构部件：

设定出水温度读取单元11，用来采集用户的设定出水温度。

当前热量计算单元13，分别与进水温度传感器2、进水流量检测传感器3及设定出水温度读取单元11相连接，用于获取进水温度传感器2所检测的当前进水温度、进水流量检测传感器3所检测的当前进水流量及设定出水温度读取单元11的设定出水温度，并根据当前进水温度、当前进水流量及当前设定出水温度计算当前所需热量。

热量比较单元14，分别与当前热量计算单元13及下述的当前额定进水流量计算单元15连接，用于将当前热量计算单元13所计算出的当前所需热量与热水器的额定供热量作比较，并输出比较结果至当前额定进水流量计算单元15。

当前额定进水流量计算单元15，分别与进水温度传感器2、设定出水温度读取单元11、热量比较单元14及进水流量调节单元4相连接，将根据热量比较单元的比较结果来工作，具体来说，是在热量比较单元的比较结果时当前所需热量与热水器的额定供热量不相等时才工作。具体工作过程是：根据进水温度传感器2所检测的当前进水温度、设定出水温度读取单元11的设定出水温度及额定供热量计算当前额定进水流量，并输出当前额定进水流量至进水流量调节单元4。而进水流量调节单元4将根据当前额定进水流量来调节热水器的实际进水流量。而进水流量调节单元4将根据当前额定进水流量、按照下述方式对热水器的进水流量进行调节：在当前所需热量大于额定供热量时，进水流量调节单元4减小热水器的实际进水流量；而在当前所需热量小于额定供热量时，进水流量调节单元4将增加热水器的实际进水流量。

PID控制器12，作为主控模块1的控制核心，分别与进水流量检测传感器3、出水温度传感器5及设定出水温度读取单元11及热水器的燃气比例阀（图中未示出）相连接，根据当前进水流量、设定出水温度及当前出水温度进行PID调节和控制，确保出水温度稳定在设定出水温度。

此外，在该实施例中，主控模块1还包括有启动判定单元16，该单元与进水流量检测传感器3相连接，用于判定热水器的当前进水流量是否大于启动流量，只有在当前进水流量大于启动流量时，主控模块1才控制热水器点火工作，防止因进水流量过小而产生安全隐患。

该实施例中设置当前额定进水流量计算单元15的目的是计算出一个参考进水流量，以便控制进水流量调节单元4安装参考进水流量来调节热水器的实际进水流量。当然，也可以不设置该单元，而是预先设置一个参考进水流量，进水流量调节单元4直接根据设定值进行流量调节。此情况下，热量比较单元14的输出将直接与进水流量调节单元4相连接即可。

上述结构的控制装置的具体控制过程可以参考图2所示的流程图及下面对图2流程的描述。

请参考图2，该图2示出了本发明恒温燃气热水器的控制方法一个实施例的流程图。该实施例的流程基于图1所示的控制装置对燃气热水器进行恒温控制。

如图2所示，该实施例对燃气热水器进行出水温度控制的具体过程如下：

步骤201：流程开始。

步骤202：热水器开机。

步骤203：检测热水器的进水流量是否大于启动流量。若是，执行步骤204；否则，继续检测，直至进水流量大于启动流量。

设置该步骤的目的是在热水器点火工作之前先判断是否存在水流以及水流量是否大于启动流量，以避免因无水或水流量太小而发生干烧等安全事故。

步骤204：在进水流量大于启动流量时，控制热水器点火工作。

步骤205：计算当前所需热量。

在对热水器进行出水温度恒定控制之前，首先计算当前所需热量。这里所说的当前所需热量，是指在当前进水温度、当前进水流量及当前用户设定出水温度的条件下需要热水器所提供的热量。具体来说，可以利用温度传感器检测热水器的当前进水温度，利用流量传感器检测当前进水流量，并读取用户当前所设定的出水温度，然后，利用这些参数来计算当前所需热量。热量的计算方法为现有技术，在此不作更具体阐述。

步骤206：判断当前所需热量与热水器的额定供热量是否相等。如果相等，执行步骤210；若不相等，执行步骤207。

热水器的额定供热量是与热水器的额定功率所对应供热量，对于型号确定的热水器，该额定供热量为定值，且能够预先获得。

步骤207：如果当前所需热量与热水器的额定供热量不相等，则判断当前所需热量是否大于额定供热量。若是，执行步骤208；否则，执行步骤209。

步骤208：如果当前所需热量大于额定供热量，则减小实际进水流量。然后，执行步骤210。

在计算出的当前所需热量大于额定供热量时，如果仍然按照当前进水温度、当前进水流量及当前设定出水温度来控制热水器的燃气比例阀开度，必然会使得实际出水温度达不到设定出水温度，影响用户使用。考虑到当前进水温度不易改变，而设定出水温度是用户所需要的，所以，可以通过调节进水流量的方式来使得实际出水温度能够达到设定出水温度。因此，在该情况下，将减小实际进水流量。

减少实际进水流量可以通过设置在进水管路上的进水流量调节单元来实现。在该实施例中，优选采用水量伺服器作为进水流量调节单元，以实现水流量的快速、稳定、细微的无级调节。水量伺服器的结构、原理及控制过程均为现有技术，在此不作具体阐述。

步骤209：如果当前所需热量不大于额定供热量，说明当前所需热量小于额定供热量，此时，则增大实际进水流量。然后，执行步骤210。

在计算出的当前所需热量小于额定供热量时，说明热水器能够轻松地满足当前热量需求。为了增加出水流量、以提高用户对水量的需求，该实施例选择增大实际进水流量的处理方式。

同样的，增大实际进水流量也是通过进水流量调节单元来实现的。

对于增大或减小后的实际进水流量，可以是预先设定一个参考值，还可以是根据热水器的额定功率而实时计算的一个值，且优选采用为实时计算的值，以进一步提高恒温出水控制的快速性和准确性。

具体来说，实时计算的实际进水流量采用下述方法来计算：根据热水器的当前进水温度、当前设定出水温度及额定供热量计算出当前额定进水流量，该流量值作为进水流量控制参考目标值，控制进水流量调节单元将热水器的进水流量调节至该当前额定进水流量。

步骤210：在当前所需热量与额定供热量相等、或者预先根据当前所需热量与额定供热量的关系调节了进水流量之后，再采用PID算法调节燃气比例阀开度，以控制热水器以当前设定出水温度恒温出水。

PID算法控制热水器恒温出水的控制原理和方法可以采用现有恒温燃气热水器的技术，简单来说，是根据当前进水流量、设定出水温度及当前出水温度对出水温度进行PID调节和控制。

步骤211：在恒温热水器恒温出水过程中随时检测并判断进水流量或进水温度或设定出水温度是否发生变化。如果均没有发生变化，则继续执行步骤210的恒温出水；若有任一个参数发生了变化，则转至步骤205，重新计算当前所需热量，并进行相应的控制，直至热水器停止工作。

上述方法在对热水器进行恒温出水控制时，首先考虑本机器额定供热量是否能满足当前所需热量要求，并根据两个热量的关系先调节热水器进水流量，不仅能保证即使在冬天进水温度过低或者水压波动较大的情况下也使得出水温度达到设定出水温度，且能在保证出水温度达到设定出水温度的前提下为用户提供更大的出水流量、提高能源利用率。而且，通过预先调节进水流量、然后再采用PID算法调节燃气比例阀的开度，可以提高PID调节的速度，从而实现了快速调节和稳定出水温度的目的，提高了用户使用舒适性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种恒温燃气热水器的控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

a、检测热水器的当前进水温度、当前进水流量及当前设定出水温度，计算当前所需热量；

b、将所述当前所需热量与热水器的额定供热量相比较；

c、在所述当前所需热量大于所述额定供热量时，减小热水器的实际进水流量，在所述当前所需热量小于所述额定供热量时，增加热水器的实际进水流量；

d、采用PID算法调节热水器的燃气比例阀开度，控制热水器以当前设定出水温度恒温出水。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤c中，在所述当前所需热量与所述额定供热量不相等时，先根据热水器的所述当前进水温度、所述当前设定出水温度及所述额定供热量计算当前额定进水流量，然后，减小或增加热水器的实际进水流量至所述当前额定进水流量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在热水器的进水管路中设置水量伺服器，控制所述水量伺服器来调节热水器的实际进水流量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤a之前还包括下述步骤：

热水器开机，检测热水器的所述当前进水流量是否大于启动流量；在所述当前进水流量大于所述启动流量时，热水器点火工作，然后执行所述步骤a。

5.一种恒温燃气热水器的控制装置，包括设置在热水器进水管路上的进水温度传感器、进水流量检测传感器和进水流量调节单元以及设置在出水管路上的出水温度传感器，还包括有主控模块，所述主控模块包括有设定出水温度读取单元和PID控制器，其特征在于，所述主控模块还包括有：

当前热量计算单元，用于获取所述进水温度传感器所检测的当前进水温度、所述进水流量检测传感器所检测的当前进水流量及所述设定出水温度读取单元的设定出水温度，并根据所述当前进水温度、所述当前进水流量及所述当前设定出水温度计算当前所需热量；以及

热量比较单元，分别与所述当前热量计算单元及所述进水流量调节单元相连接，用于将所述当前所需热量与热水器的额定供热量作比较，并输出比较结果至所述进水流量调节单元，在所述当前所需热量大于所述额定供热量时，所述进水流量调节单元减小热水器的实际进水流量，在所述当前所需热量小于所述额定供热量时，所述进水流量调节单元增加热水器的实际进水流量。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述主控模块还包括：

当前额定进水流量计算单元，分别与所述进水温度传感器、所述设定出水温度读取单元、所述热量比较单元及所述进水流量调节单元相连接，根据所述热量比较单元的比较结果、所述当前进水温度、所述当前设定出水温度及所述额定供热量计算当前额定进水流量，并输出当前额定进水流量至所述进水流量调节单元，所述进水流量调节单元根据所述当前额定进水流量调节热水器的实际进水流量。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述进水流量调节单元为水量伺服器。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述主控模块还包括启动判定单元，与所述进水流量传感器相连接，用于判定所述当前进水流量是否大于启动流量。